沈星华
摘要：科学实验以其无穷的魅力吸引着学生，为提高学生科学思维、操作技能、创新能力提供了保障。本文就如何在常规课堂中挖掘实验教学优势进行了探讨。通过尝试不同的实验教学设计，且教学取材于教材又高于教材，让学生参与实验优化的过程，注重实验生成，分析了同一实验课不同教学设计对比的教学效果及原因，逐步呈现了打造一堂高效实验课的历程。
关键词：初中科学；实验设计；学生主体；教师主导；教材观
现行的浙教版《科学》教科书编入的实验不仅在数量上比旧版教材多，而且实验的取材新颖，贴近学生生活实际，趣味性与可操作性强。许多科学概念、科学理论等都可以通过实验获得或验证。但教材只是一个静态的呈现，如何挖掘教材范例中蕴含的科学知识、方法、思维，如何充分发挥实验这一学科的优势来激发学生的学习欲望一直是我们致力研究并要加以解决的重大课题。
在教学中，唯有加强教师的主导性，改变学生的学习方式，充分发挥学生的主观能动性，让积极参与到实验的操作、设计、改进中来，就能真正培养学生的科学思维和动手能力。现以八年级下第三章第一节《氧气的实验室制取》这一实验教学为例，剖析自己在实践中反思摸索的过程。《氧气的实验室制取》是初中科学的经典实验课，气体的两类实验室制取方法(固体+固体加热→气体，液体+固体→气体)都在本实验中体现。
一、初窥堂奥——教师讲实验，学生听实验
对于一节教学内容，很多教师首先想到的是落实知识点，把学生教会，会回答教师和试题中出现的问题。因此，常见的教学设计中将教学目标定为：通过实验观摩、记忆，了解实验室制取氧气的原理和方法(过氧化氢分解和高锰酸钾分解)；了解实验室制取氧气的仪器名称、装置连接、检查气密性的方法、收集和检验氧气的方法。呈现的教学过程为：第一环节：教师给出实验室制取氧气的原理。高锰酸钾加热制氧气、氯酸钾以二氧化锰为催化剂并加热制氧气、双氧水以二氧化锰为催化剂制氧气。学生识记化学方程式。第二环节：引导学生比较三个反应原理得出高锰酸钾制氧气和氯酸钾制氧气都是固体加热产生气体，可用同一装置。教师提供实验器材向学生介绍该如何进行组装。接下来教师演示实验过程，边演示边讲解同时强调实验注意事项。双氧水制氧气无需加热而且是液态物质因此装置不同。教师用同样的方法进行双氧水制取氧气的教学。第三环节：学生比较两套实验装置，初步认识到实验设计与实验原理相关。学生识记两套实验装置的特点，尝试再现实验过程。
这一教学以教师讲授学生识记为主，是较明显的应试教育课。学生被动的接受教师传授的知识，没有体现学生的主体作用。学生对知识的了解仅停留在语言文字再现的层面上，其实对所学内容并不理解其含义。如果问本实验的注意事项有哪些他能顺利的回答出来，但问他为什么就不清楚了，更谈不上实验思维、操作技能的锻炼。
二、继续深入——师生分析实验，学生做实验
新课程非常注重教师根据学生的实际情况和教师自身的风格特点进行教材处理和教学设计，在深入理解教材的意图后就要跳出教材，站在一个较高的角度来把握整节内容，以弄清楚教材各部分的联系，从而机动灵活的对教材进行处理和课堂教学设计，达到教学最优化的效果，使教学活动真正成为教师和学生共同的生命历程。
为此，笔者重新设立教学目标，确定本实验的重点是实验室制取氧气的原理及其装置。难点是学生理解气体制取装置的形成。呈现的教学过程为：第一环节：教师在众多的氧气制取方法中点明氯酸钾制氧气、高锰酸钾制氧气、双氧水制氧气三种较易在实验室中操作。教师讲授这三种氧气制取的原理，学生识记。第二环节：师生共同分析反应物、生成物的状态，反应条件，氯酸钾制氧气和高锰酸钾制氧气都是固体加热生成氧气。因此，这两个反应的装置可类似。双氧水制氧气是液态无需加热生成氧气。因此，这个反应的发生装置不同于前两个反应，收集装置可相同。经过分析初步形成实验室氧气制取装置的雏形。第三环节：学生小组合作，尝试用教师所提供的器材形成一个氯酸钾制氧气的发生装置，一个双氧水制氧气的发生装置，教师巡视指导。第四环节：请各小组代表介绍自己组的装置，通过交流和评价选出最理想的方案并推广。
较之上一次课，本次课中学生自主性得到一定的发挥。在课堂中学生互相合作设计实验方案，交流和评价各组的研究成果。学生的科学实验思维得到一定锻炼，同时培养了合作精神。但本次课第一环节教师包得太彻底，学生只是被动的接受，分析形成实验装置时可以更放手些。学习的实质并不在于知识量，而在于学习的深度与广度。对知识的识记、简单运用是浅层次思维，进行抽象逻辑思维是深层次思维。在教学中，我们应该相信学生，给学生更多的自主空间，学生就会给我们惊喜。
三、澄源正本——教师引导，学生优化实验
《斯宾塞的快乐教育全书》中说，孩子自己得来的任何一项知识，自己解决的任何一个问题，那其中的准备活动，必要的思维集中，胜利后的兴奋等会使这些知识深深的印入他的记忆中，这比任何灌输的知识都会形象、生动、持久。因此，作为一节实验课，尽量放手让学生进行学科的思维沟通，学科内的科学知识、科学方法、科学思维的迁移贯通，是提高实验课效率的关键。
基于此，笔者再次重新设计教学。呈现的教学过程为：第一环节：通过课前的资料收集，学生们一下子说出了十多种制氧方法，如氯酸钾分解(二氧化锰催化)，高锰酸钾受热分解，过氧化氢分解(二氧化锰催化)，电解水，分离液态空气法、植物的光合作用等。我首先对他们的积极参与加以肯定，然后给出实验室制备气体的一些要求，如所制气体纯度要高；所选试剂、仪器及反应条件实验室都具备；方法简便，易于操作；还要考虑环境的污染问题等。根据这些信息展开激烈的讨论，最后讨论出用氯酸钾(二氧化锰催化)以及用过氧化氢分解(二氧化锰催化)两种方法较为妥当。第二环节：出示氯酸钾，二氧化锰给出它们反应的化学方程式。分析反应物、生成物的性质，反应条件，并据此选择实验仪器。教师巡视指导，发现问题及时解决。对于实验要点和注意事项，运用多媒体进行局部强调。学生在讨论中提出在装置中，如试管口的位置，铁夹的位置，试管的高度，试管中导管的长度等一些方面加以注意。通过学生间互相提示和评判，在自评和他评的互动中加深对这一制氧装置的认识。第三环节：教师设问用双氧水和二氧化锰制取氧气，这一实验能用氯酸钾制氧的装置吗？学生根据反应物的状态和反应条件非常清楚地回答：不能。教师引导学生利用桌上现有仪器，在原装置上作何改动，才能用来作为双氧水制氧装置？学生用原装置演示双氧水制氧，氧气一下子喷出。发现装置不足，讨论改进方案。学生首先想到的是用试管来作反应容器。实践发现，用试管来做反应容器，限制了产生氧气的质量，并且反应速度较快，气体在较小的容器中冲出。而且当双氧水加入容器中与二氧化锰接触以后，就有一部分氧气在收集前已散逸到空气中。学生尝试实验改进：用烧瓶、锥形瓶、广口瓶代替试管，以增大容量。用滴管滴加，以避免氧气的损失，但滴管能承载的双氧水量太少。用长颈漏斗代替滴管，但发现气体从长颈漏斗口逸出。怎样避免？启发学生思考可用液封法或分液漏斗代替长颈漏斗。第四环节：比较两套装置的应用规律，学生谈谈实验设计的一般思维方式，使学生获得实验设计的方法。理解装置的优化是在实验中为了解决问题而进行的，鼓励学生的探究精神。
本次课的教学取材于教材又高于教材，体现了教师是在用教材而非教教材。教师的主导性主要体现在：对探究实验的选题方向、可行性及探究过程中思维方法的评价；鼓励学生在成功中发现不足、在失败中寻找希望；帮助学生借鉴他人的经验，指导学生收集和分析信息，引导学生进行思维迁移。学生通过对实验室氧气制取的两套方案的探索过程中，相互合作、相互提示、相互评判。体验科学发现的过程，合作的优势，尝试探究成功的快乐。同时，本次课不是课前预设的机械执行，在课堂教学中及时发现了生成性问题并及时的融入教学中。如针对学生提出的众多氧气制取方法，教师做了适可而止的分析，目的是学习如何学科学。
科学实验教学是学生获得感性材料、探索科学规律、认识客观世界的基本手段，是初中科学教学活动的核心组成部分。在科学实验教学中，我们应时刻本着以学生为本的精神，充分发挥学生的主体性，满足学生的发展要求。同时，教师的主导性是不可缺少的。教师的主导性影响着学生的发展方向和发展水平。教有法而无定法，教师要把教学设计作为一种科学研究工作来对待。不同的教师对教材和课堂教学的不同处理才会呈现出丰富多彩的缤纷课堂，同一位教师对不同的教材和课堂又会有不同的解读和对待，也正是因为对教材和课堂的不同处理才会出现各种精彩深刻的课堂。但无论如何培养出有科学探究能力和创新精神的会学习的人，应该是我们科学教学行为不变的目标。
参考文献：
[1]孙玉明.实验室制取氧气学法指导[J].数理化学习(初中版).2013(7).
[2]顾胜利.氧气的实验室制取教学设计[J].教学设计,2014(9).
[3]黄修元.在化学实验教学中培养学生的科学探究能力[J].新课程研究,2009(1).